А   Б  В  Г  Д  Е  Є  Ж  З  І  Ї  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ю  Я 


Кінетична енергія - середовище

Кінетична енергія безмежній середовища, викликана рухом в середовищі тіла, представлена, таким чином, у вигляді кінетичної енергії деякої, як би зосередженої, маси рідини, все частки якої рухаються з однаковою швидкістю, з тієї ж, яку має рухоме тіло. Можна, іншими словами, при обчисленні кінетичної енергії уявити собі рух частинок рідини, яке відбувається з різними (для різних частинок) швидкостями і поширюється на всю середу, заміненим рухом деякої фіктивної маси рідини, все частки якої рухаються з тією ж швидкістю, що і тіло. Ця фіктивна маса, яка визначається рівністю (20), називається приєднаною масою рідини для даного тіла при русі в даному напрямку, а величина К - об'ємом приєднаної маси.

Таким чином, в даному випадку кінетична енергія середовища дорівнює сумі кінетичних енергій поступальної ходи по головних напрямках і обертальних рухів - навколо головних напрямків.

Сума всіх цих величин і є кінетична енергія середовища.

Сенс такого запису полягає в тому, що тепер висловом для кінетичної енергії середовища доданий вид, звичайний для вираження кінетичної енергії поступально рухається твердого тіла.

Для того щоб скористатися формулою (31), необхідно знати кінетичну енергію середовища, або, що все одно, приєднану масу при русі даного тіла в різних напрямках. Однак, як буде доведено в цьому параграфі немає потреби обчислювати приєднану масу окремо для кожного даного напрямку руху. Ми доведемо, що приєднане масу тіла при його русі в деякому даному напрямку можна обчислити, якщо відомі приєднані маси того ж тіла для певних трьох взаємно перпендикулярних напрямків руху (так званих головних напрямків), причому ці напрямки повинні бути особливим чином обрані. Для того щоб вивести це, нам доведеться перетворити попередньо формулу (18) для кінетичної енергії, ввівши в неї складові швидкості руху тіла по осях координат.

Формули (27) п (29) застосовуються при практичному обчисленні кінетичної енергії середовища і обсягу приєднаної маси.

Ясла відомий потенціал швидкостей, то за формулою (27) можна обчислити кінетичну енергію середовища.

Розглянемо, наприклад, рух тіла вздовж того з головних напрямків, для якого кінетична енергія середовища мінімальна (а а. Якщо напрямок руху тіла отримає під дією будь-якої зовнішньої причини відхилення на кут da від головного напрямку, то похідна матиме той же знак, що і відхилення da, бо, взагалі знак похідної в околиці мінімуму функції збігається зі знаком збільшення незалежного змінного (фіг. У силу формули (31) той же знак, що і відхилення, матиме момент пари сил, яка виникає при відхиленні.

Для того щоб знайти входять сюди величини приватних похідних від Т, звернемося до обчислення кінетичної енергії середовища.

Однак в деяких окремих випадках число коефіцієнтів значно менше тридцяти шести і тоді можна порівняно просто обчислити кінетичну енергію середовища і аеродинамічні сили і моменти, действуюшие на тіло. Розглянемо тепер найбільш прості з цих окремих випадків.

Формула (610) виражає закон збереження енергії: робота всіх сил, що викликали деформований стан, чисельно дорівнює сумі кінетичної енергії середовища і потенційної енергії деформації.

Це співвідношення, дозволяє обчислити температуру середовища після проходження нею раптового розширення труби і показує, яка частка кінетичної енергії середовища необоротно переходить в теплову. Така втрата кінетичної енергії аналогічна її втрати при непружного ударі стикаються тел; тому і в газодинаміці втрати повного тиску газу при раптовому розширенні труби називають втратами на удар.

Ці формули визначають для розглянутого випадку руху аеродинамічні сили і моменти, які при русі тіла викликають змінений ie кінетичної енергії середовища.

Перший доданок - потужність, що витрачається на подолання сил в'язкого тертя в зазорі між ротором і статором, друге - потужність, пов'язана з подоланням сил опору в підвідному і вихідному патрубках апарату; третє - потужність, відповідна кінетичної енергії оброблюваної середовища.
  Питання про визначення лобового опору зводиться, таким чином, до питання про обчислення кінетичної енергії рідкого середовища. Займемося тому більш детально обчисленням кінетичної енергії середовища при русі в ній тіла і встановимо деякі важливі поняття, пов'язані з цим обчисленням.

При русі тіла в середовищі зростає кінетична енергія середовища, виникають акустичні хвилі відбувається зміна термодинамічної стану як середовища, так і тіла.

цей момент спрямований по осі перпендикулярної до граничного (при da - 0) положенню площині що проходить через вектори швидкості двох розглянутих рухів тіла. З останньої формули видно, що завжди, коли зміна напрямку руху супроводжується зміною кінетичної енергії середовища, існує пара сил з нерівним нулю моментом.

Нормальні напруги, розподілені по поверхні тіла, що рухається в ідеальній рідині наводяться в загальному випадку до результуючої силі і результуючої пари сил. Ми займаємося тепер визначенням моменту цієї пари; так само як і при обчисленні лобового опору в ідеальній рідині найбільш простим і швидко веде до мети способом є тут застосування теореми про зміну кінетичної енергії середовища.

Розглянемо спочатку поступальний рух тіла з постійною швидкістю. Уявімо собі два випадки руху в ідеальному середовищі одного і того ж тіла, з однією і тією ж швидкістю, але в кілька різних напрямках; нехай, Наприклад, кут між напрямком вектора швидкості і будь-якої віссю, жорстко пов'язаної з тілом, буде в одному випадку а, а в іншому: a & i. Кінетичні енергії середовища в цих двох випадках руху будуть, взагалі кажучи, різні так як при зміні напрямку руху змінюється і поле швидкостей навколишнього середовища. Позначимо різницю кінетичних енергій для цих двох випадків руху через ST. Можна, теоретично кажучи, перейти від одного випадку руху до іншого, повернувши тіло на кут Sj. У випадку ідеальної рідини, робота, яка при цьому буде витрачена, викличе зміна кінетичної енергії середовища, рівне ST. Так як сила опору тут дорівнює нулю, то виконати цю роботу може лише деяка пара сил. Позначимо величину моменту цієї пари через М тоді робота, яку пара виконує, повертаючи тіло на кут, буде МДЛ.

Ракетні двигуни працюють на паливі і окислювачі які транспортуються разом з двигуном, тому його робота не залежить від зовнішнього середовища. Рідинні ракетні двигуни працюють на хімічному рідкому паливі що складається з палива та окислювача. У камері згоряння в результаті хімічної взаємодії палива і окислювача утворюються продукти згоряння з високими параметрами, при закінченні яких через сопло утворюється кінетична енергія витікає середовища, в результаті чого створюється реактивна тяга. Таким чином, хімічне паливо служить як джерелом енергії, так і робочим тілом.

Це явище пов'язане з диссипацией, або розсіюванням енергії. Умова (6.8) може і не виконуватися, як, наприклад, в ідеальних пружних середовищах. В такому випадку статична задача МДТТ є самостійною задачею про рівновагу середовища і ніяк не пов'язана з динамічною завданням, в якій розглядається поширення хвиль і кінетичної енергією середовища знехтувати не можна.

Рідинно-реактивний двигун, схема якого наведена на рис. 14.6 складається з камери згоряння /с соплом 2 системи подачі палива 3 в яку входять баки, насоси, агрегати управління. Робочі компоненти палива - пальне і окислювач - подаються в камеру згоряння через форсунки 4 перемішуються там і згоряють. Відпрацьовані гази розширюються в сопловому каналі. При цьому частина теплоти, якою вони володіють, перетворюється в кінетичну енергію випливає середовища.

Діаграма р - V (заштрихована площа являє роботу, яка витрачається на створення гідродинамічного течії. Закон збереження енергії має першорядне значення для руху середовища під час вибуху. Проте, оскільки в процесі розповсюдженням вибухової хвилі термодинамічний стан середовища змінюється, не менш важливим являвтся питання про якість енергії , пов'язаної з другим законом термодинаміки. Вибухова хвиля являє істотно нерівноважний стан середовища, тому поширення хвилі супроводжується збільшенням ентропії S. Понеділок, охоплена гідродинамічним рухом, поступово втрачає здатність до здійснення механічної роботи. При t - v оо макроскопическое рух загасає і вся енергія Е0 виділилася при вибуху, витрачається на перехід середовища в новий стан рівноваги. Енерігію хвилі Е становить кінетична енергія середовища і частина внутрішньої енергії, яка дорівнює максимальній роботі яка може бути використана на з. Вироблена робота максимальна, якщо процес переходу відбувається при постійній ентропії.

Розглянемо спочатку поступальний рух тіла з постійною швидкістю. Уявімо собі два випадки руху в ідеальному середовищі одного і того ж тіла, з однією і тією ж швидкістю, але в кілька різних напрямках; нехай, Наприклад, кут між напрямком вектора швидкості і будь-якої віссю, жорстко пов'язаної з тілом, буде в одному випадку а, а в іншому: a & i. Кінетичні енергії середовища в цих двох випадках руху будуть, взагалі кажучи, різні так як при зміні напрямку руху змінюється і поле швидкостей навколишнього середовища. Позначимо різницю кінетичних енергій для цих двох випадків руху через ST. Можна, теоретично кажучи, перейти від одного випадку руху до іншого, повернувши тіло на кут Sj. У випадку ідеальної рідини, робота, яка при цьому буде витрачена, викличе зміна кінетичної енергії середовища, рівне ST. Так як сила опору тут дорівнює нулю, то виконати цю роботу може лише деяка пара сил. Позначимо величину моменту цієї пари через М тоді робота, яку пара виконує, повертаючи тіло на кут, буде МДЛ.

Схема відцентрового насоса кін - частини на всмоктуючої сольного типу трубі встановлюють об. Робоче колесо призначене для передачі енергії від двигуна до рідини. Робоче колесо закритого типу складається з маточини /, заднього 7 і переднього 5 дисків, між якими знаходяться лопаті (лопатки) 9 вигнуті як правило, в сторону, протилежну напрямку обертання колеса. Вигнуті лопаті утворюють ряд роздільних каналів, по яких рухається рідина при обертанні колеса. Число лопатей на колесі зазвичай коливається від шести до восьми; в насосах, що перекачують забруднені або в'язкі рідини, - від двох до чотирьох. Робочі колеса відкритого типу не мають переднього диска. Спіральна камера (відведення) служить для збору і відводу рідини з лопатей робочого колеса, а також для часткового перетворення кінетичної енергії середовища в потенційну. Для цього поперечний переріз спіральної камери роблять поступово збільшується.